Hóa Học đằng Sau Pháo Hoa Cầm Tay

Chúng ta thường chỉ xem pháo hoa vào những dịp đón năm mới hay những buổi tiệc xa hoa. Nguyên nhân là nó khá là đắt đỏ và bạn không thể nào mua được. Tuy nhiên có một loại đơn giản, bạn dễ dàng mua và thưởng thức bữa tiệc ánh sáng của riêng mình tại nhà đó chính là pháo hoa cầm tay. Nhìn chúng có vẻ khá đơn giản nhưng khi xem xét dưới góc độ hóa học thì đây là sự kết hợp của nhiều thành phần.

Vì thế trong bài viết lần này, chúng ta sẽ tìm hiểu về pháo hoa cầm tay và những điều thú vị xung quanh nhé!

Thành phần cơ bản

• Chất oxy hóa
• Nhiên liệu
• Sắt, thép, nhôm hoặc bột kim loại khác
• Một chất kết dính dễ cháy

Ngoài các thành phần này, chất màu và hợp chất để tiết chế phản ứng hóa học cũng có thể được thêm vào. Thông thường, nhiên liệu pháo hoa là than và lưu huỳnh. Pháo đơn giản có thể sử dụng chất kết dính làm nhiên liệu. Chất kết dính thường là đường, tinh bột hoặc shellac (đây là một loại nhựa được tiết ra bởi bọ cánh cứng cái, trên cây trong rừng Ấn Độ và Thái Lan). Dây tạo thành thân của tia lửa điện thường được làm bằng sắt, và thành phần được đề cập ở trên được đưa vào dây này dưới dạng bột nhão, trong đó dây có thể được phủ.

Kali nitrat hoặc kali clorat có thể được sử dụng làm chất oxy hóa. Kim loại được sử dụng để tạo ra tia lửa. Công thức pháo hóa cầm tay này khá đơn giản, bạn có thể tham khảo thêm . Ví dụ, một tia lửa điện có thể chỉ bao gồm kali perchlorate, titan hoặc nhôm và dextrin.

Chất oxy hóa

Chất oxy hóa tạo ra oxy để đốt cháy hỗn hợp. Chất oxy hóa thường là nitrat, clorat hoặc perchlorat. Khi đun nóng, các hợp chất oxy hóa này bị phân hủy và khi chúng làm như vậy, bất kể danh tính của chúng, đều tạo ra oxy là một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy. Việc sản xuất khí trong phản ứng phân hủy cũng buộc phải đẩy các bit của kim loại bột đang cháy ra khỏi tia lửa. Điều này gây ra hiệu ứng của tia lửa, khi chúng tiếp tục cháy và phản ứng với oxy để tạo ra các oxit kim loại.

Nitrat được tạo thành từ ion kim loại và ion nitrat. Nitrat từ bỏ 1/3 lượng oxy của chúng để tạo ra nitrit và oxy. Phương trình kết quả của kali nitrat trông như thế này:

2 KNO3 (rắn) → 2 KNO2 (rắn) + O2 (khí)

Clorat được tạo thành từ một ion kim loại và ion clorat. Clorat từ bỏ tất cả oxy của chúng, gây ra một phản ứng ngoạn mục hơn. Tuy nhiên, điều này cũng có nghĩa là chúng là chất nổ. Một ví dụ về kali clorat mang lại oxy của nó sẽ như thế này:

2 KClO3 (rắn) → 2 KCl (rắn) + 3 O2 (khí)

Perchlorate có nhiều oxy hơn trong chúng nhưng ít có khả năng phát nổ do hậu quả của tác động hơn so với clorat. Kali perchlorate tạo ra oxy trong phản ứng này:

KClO4 (rắn) → KCl (rắn) + 2 O2 (khí)

Chất khử

Các chất khử là nhiên liệu được sử dụng để đốt cháy oxy được tạo ra bởi các chất oxy hóa. Sự đốt cháy này tạo ra khí nóng. Ví dụ về các chất khử là lưu huỳnh và than củi, phản ứng với oxy để tạo thành sulfur dioxide (SO2 ) và carbon dioxide (CO2 ), tương ứng.

Ngoài ra, các bột kim loại được sử dụng trong nhiên liệu kim loại cũng có thể ảnh hưởng đến màu sắc của tia lửa. Nhôm, magiê và titan đều cho tia lửa trắng rực rỡ; mặt khác, sắt tạo ra tia lửa màu cam, trong khi ferrotitanium (một hợp kim sắt và titan) tạo ra tia lửa vàng-vàng. Nếu điều này không đủ màu sắc, các màu hóa học tùy chọn cũng có thể được thêm vào. Chúng tương tự như màu phụ gia được sử dụng trong pháo hoa lớn, muối của các kim loại khác nhau có thể truyền đạt màu xanh lá cây, xanh lam và đỏ.

Bộ điều chỉnh

Hai chất khử có thể được kết hợp để tăng tốc hoặc làm chậm phản ứng. Ngoài ra, kim loại ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng. Bột kim loại mịn hơn phản ứng nhanh hơn so với bột thô hoặc vảy. Các chất khác, như bột ngô, cũng có thể được thêm vào để điều chỉnh phản ứng.

Chất kết dính

Chất kết dính giữ hỗn hợp lại với nhau. Tất nhiên, bột kim loại và chất oxy hóa sẽ vô dụng nếu không có cách liên kết chúng lại với nhau thành một hỗn hợp nhão có thể được thêm vào thanh kim loại tạo thành tia lửa điện. Đối với một tia lửa, chất kết dính phổ biến là dextrin.

Dextrin thực sự là tên của một nhóm carbohydrate nhỏ hơn được tạo ra bởi sự phân hủy tinh bột; nó cũng có thể hoạt động như một loại nhiên liệu, mặc dù trong số lượng được sử dụng trong pháo hoa, nó không thực sự đóng góp rất nhiều cho pháo hoa. Nước cũng được yêu cầu để tạo thành một hỗn hợp sệt, mặc dù rõ ràng các cây pháo phải được sấy khô trước khi chúng có thể được đốt cháy.

Thuốc súng

Thuốc súng là một nhân vật quan trọng trong pháo hoa lớn hơn, nhưng nó không thực sự đóng một vai trò trong pháo hoa cầm tay. Tuy nhiên, một số bộ phận cấu thành của nó, cụ thể là than và lưu huỳnh, có thể mọc lên làm nhiên liệu bổ sung. Chúng hoạt động như các chất khử, và đốt cháy oxy được tạo ra bởi các chất oxy hóa; điều này có thể giúp sửa đổi thời gian cháy của tia lửa. Nhiệt độ của bộ đốt lửa có thể dễ dàng đạt được trong khoảng 1000-1600˚C, và việc sử dụng nhiên liệu bổ sung cũng có thể có ảnh hưởng đến điều này.

Cách hoạt động của pháo hoa cầm tay

Chúng ta hãy kết hợp tất cả lại với nhau: Một tia lửa bao gồm một hỗn hợp hóa học được đúc trên một thanh hoặc dây cứng. Những hóa chất này thường được trộn với nước để tạo thành bùn có thể được phủ trên dây (bằng cách nhúng) hoặc đổ vào ống. Sau khi hỗn hợp khô, bạn có một tia lửa. Bụi, sắt, thép, kẽm hoặc magiê hoặc mảnh có thể được sử dụng để tạo ra tia lửa sáng, lung linh. Các mảnh kim loại nóng lên cho đến khi chúng nóng sáng và tỏa sáng rực rỡ hoặc, ở nhiệt độ đủ cao, thực sự bị đốt cháy.

Một loạt các hóa chất có thể được thêm vào để tạo ra màu sắc. Nhiên liệu và chất oxy hóa được cân đối, cùng với các hóa chất khác, để tia lửa cháy chậm chứ không nổ như pháo. Khi một đầu của tia lửa được đánh lửa, nó sẽ cháy dần dần sang đầu kia. Về lý thuyết, phần cuối của thanh hoặc dây là phù hợp để hỗ trợ nó trong khi đốt.

Nguồn : hhlcs-com.cdn.ampproject.org